一种煤层采掘平面地质结构预测方法与流程

本发明涉及地质结构分析，尤其涉及一种煤层采掘平面地质结构预测方法。

背景技术：

1、随着煤炭资源的日益枯竭，煤矿开采难度越来越大，煤矿开采是一个动态过程，地质条件和开采计划可能随着时间发生变化，如何准确预测煤层采掘平面地质结构成为了煤矿安全生产的关键问题之一。传统的煤层采掘平面地质结构预测方法还依赖于人工经验判断和统计分析，这种方法存在一定的局限性，预测的准确性和可靠性不高，目前的预测系统往往缺乏实时更新和动态调整的能力，导致预测结果与实际情况偏差较大。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明的目的在于提供一种具备实时更新和动态调整能力的煤层采掘平面地质结构预测方法，提高煤层采掘平面地质结构预测的准确性和可靠性。

2、为实现上述发明目的，本发明提供一种煤层采掘平面地质结构预测方法，包括如下步骤：

3、s1、煤层地质数据采集，对历史开采的煤层地质数据进行采集、对煤矿开采过程中实时产生的煤层地质数据进行采集；

4、s2、数据处理，对采集到的煤层地质数据进行预处理；

5、s3、特征提取，从预处理后的数据中提取与煤层开采相关的关键特征；

6、s4、模型构建，根据提取后的关键特征数据，采用adaboost算法训练多个弱分类器，将训练好的弱分类器组合成随机森林算法，建立煤层采掘平面地质结构的预测模型；

7、s5、模型训练和验证，将所述历史开采的煤层地质数据分为训练数据集和验证数据集，通过训练数据集和验证数据集对预测模型进行训练；

8、s6、模型应用，将所述煤矿开采过程中当前产生的实时煤层地质数据作为预测数据集，根据预测数据集使用训练好的预测模型对当前煤层采掘平面地质结构进行预测并输出预测结果；

9、s7、模型再训练和验证，将煤矿开采过程后续产生的实时煤层地质数据作为更新预测数据集，将原验证数据集作为新的训练数据集，将原预测数据集作为新的验证数据集，对模型进行再次训练；

10、s8、模型预测更新，所述预测模型根据所述更新预测数据集输出最新的预测结果。

11、进一步的，步骤s1中的煤层地质数据包括：地质勘探报告、煤层样品的岩心图像、切片图像以及实验室分析结果数据、煤层区域的影像数据、煤层的地质构造数据、煤层周边环境的监测数据。

12、进一步的，步骤s2中所述预处理包括：

13、对数据的清洗：采用离群点检测方法对煤层地质数据异常的检测；

14、去噪：计算煤层地质数据的移动平均值，将每个数据点替换为其邻近时间段内数据的平均值；

15、归一化整理：将煤层地质数据映射到0-1之间的区间；

16、及标准化处理：将煤层地质数据转换为具有相似范围和分布的标准形式。

17、进一步的，所述离群点检测方法为z-score方法或者boxplot方法。

18、进一步的，步骤s3中所述关键特征包括空间特征与非空间特征。

19、进一步的，将所述非空间特征转换为坐标系中的二维点集，将所述空间特征转换为坐标系中的三维点集。

20、进一步的，所述空间特征包括：煤层的厚度、倾角和倾向、断层和褶皱地质现象分布形态、煤层周边地下水位分布、采煤井的位置和深度以及煤层的赋存情况；所述非空间特征包括：煤层的夹杂物、含碳量，煤层的孔隙度、渗透率、密度微观结构、开采工艺，煤层的断层、褶皱的性质，以及煤层周边土壤性质。

21、进一步的，步骤s4中所述弱分类器为决策树分类器。

22、进一步的，步骤s5中所述训练数据集和验证数据集采用交叉验证方式对预测模型进行训练。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明提供的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，替代人工预测，在应用该方法过程中，既能通过后续的实际挖掘采集实时数据验证模型预测的准确性，还能持续根据最新的实时数据对模型进行训练，不断的优化模型参数，提高预测模型的准确性。

技术特征：

1.一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，步骤s1中的煤层地质数据包括：地质勘探报告、煤层样品的岩心图像、切片图像以及实验室分析结果数据、煤层区域的影像数据、煤层的地质构造数据、煤层周边环境的监测数据。

3.根据权利要求1所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，步骤s2中所述预处理包括：

4.根据权利要求3所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，所述离群点检测方法为z-score方法或者boxplot方法。

5.根据权利要求1所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，步骤s3中所述关键特征包括空间特征与非空间特征。

6.根据权利要求5所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，将所述非空间特征转换为坐标系中的二维点集，将所述空间特征转换为坐标系中的三维点集。

7.根据权利要求6所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，所述空间特征包括：煤层的厚度、倾角和倾向、断层和褶皱地质现象分布形态、煤层周边地下水位分布、采煤井的位置和深度以及煤层的赋存情况；所述非空间特征包括：煤层的夹杂物、含碳量，煤层的孔隙度、渗透率、密度微观结构、开采工艺，煤层的断层、褶皱的性质，以及煤层周边土壤性质。

8.根据权利要求1所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，步骤s4中所述弱分类器为决策树分类器。

9.根据权利要求1所述的一种煤层采掘平面地质结构预测方法，其特征在于，步骤s5中所述训练数据集和验证数据集采用交叉验证方式对预测模型进行训练。

技术总结
本发明提供一种煤层采掘平面地质结构预测方法，包括如下步骤：S1煤层地质数据采集，S2数据处理，S3特征提取，S4模型构建，S5模型训练和验证，S6模型应用，S7模型再训练和验证，将煤矿开采过程后续产生的实时煤层地质数据作为更新预测数据集，将原验证数据集作为新的训练数据集，将原预测数据集作为新的验证数据集，对模型进行再次训练，S8模型预测更新，所述预测模型根据所述更新预测数据集输出最新的预测结果，实现替代人工预测，在应用该方法过程中，既能通过后续的实际挖掘采集实时数据验证模型预测的准确性，还能持续根据最新的实时数据对模型进行训练，不断的优化模型参数，提高预测模型的准确性。

技术研发人员：赖志斌,崔玉堂,樊友丽,王华,王雄泼,高歌,庞志龙
受保护的技术使用者：北京超维创想信息技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10